¿Cómo funcionan los motores de AC?

Los motores de AC son motores eléctricos accionados por corriente alterna (AC). Los motores de AC son ampliamente utilizados en la industria, principalmente debido a su alta eficiencia y su capacidad de producir un par constante hasta la velocidad nominal.

  

Cómo funcionan los motores de AC

Las dos partes básicas de un motor de AC son el estator (el tambor externo estacionario) y el rotor; la parte interna giratoria del motor que está conectada (y acciona) al eje del motor. Tanto el estator como el rotor producen campos magnéticos giratorios. En los devanados del estator, este campo giratorio se proporciona inherentemente por la naturaleza sinusoidal de la corriente alterna. En el rotor, el campo magnético se crea mediante imanes permanentes, prominencia de reluctancia o mediante bobinados eléctricos adicionales.

Los motores sincrónicos operan en paso de bloqueo con la frecuencia de la corriente de suministro porque sus rotores tienen imanes permanentes o electroimanes que generan el campo electromagnético giratorio.

En un motor de inducción, el campo magnético en los devanados del rotor es 'inducido' por el campo magnético del estator. Para que esta inducción produzca torque, la velocidad del campo del rotor debe rezagarse en el campo del campo magnético del estator. Esta diferencia de velocidad se conoce como "deslizamiento", y es la razón por la que los motores de inducción tendrán una calificación de "RPM de la placa de características" que es aproximadamente un 5% menor que su velocidad síncrona.

Diferencias a los motores de DC

Los motores industriales de DC han sido históricamente del tipo de cepillo. Los motores de DC con escobillas y conmutadores tienen una serie de inconvenientes en comparación con los motores de AC: el mantenimiento adicional (reemplazo de escobillas), los rangos de velocidad limitados y la esperanza de vida general es más corto. Los motores de inducción de AC no tienen escobillas y tienen una vida útil mucho más larga.

Control de motor de AC

Cuando se requiere un control simple de encendido/apagado, a menudo se emplean contactores o arrancadores de motor manuales. Los contactores (relés trifásicos grandes) permiten que un PLC u otro controlador conmuten la alimentación a un motor de AC. Los arrancadores de motor reversibles son versiones especializadas con dos contactores conectados de manera que también permiten invertir la dirección de giro del eje del motor. Los arrancadores de motor manuales incluyen un mando manual que permite al operador cambiar la alimentación. Todos estos tipos se conocen como control "en línea", ya que el motor está conectado directamente a la "línea" de alimentación entrante (a través del contactor o del motor de arranque).

 

Arrancadores suaves

Los arrancadores suaves son controles de motor más complejos que permiten rampas de aceleración y desaceleración para detener e iniciar los motores de manera más suave que con el control de línea. Los arrancadores suaves generalmente usan rectificadores de control de silicio (control SCR) para aumentar o disminuir gradualmente el ángulo de disparo para aumentar o disminuir lentamente la cantidad de energía utilizada y para dar a la aplicación un inicio o disminución más suave que un arrancador de motor en línea. Los arrancadores suaves reducen el desgaste del motor y de los dispositivos mecánicos conectados, y también disminuyen drásticamente la corriente de arranque necesaria para arrancar el motor. Para motores grandes, esto puede tener implicaciones importantes para reducir los costos de los servicios públicos.

Control de velocidad (VFD)

Los motores trifásicos de inducción de AC a veces funcionan con dispositivos de frecuencia variable (VFD) que, como su nombre lo indica, varían la frecuencia de la potencia del motor para variar la velocidad del motor. Estos dispositivos aceptan una entrada estándar de 60hz (monofásica o trifásica), la rectifican a DC y luego usan modulación por ancho de pulso (PWM) para crear potencia AC simulada a la frecuencia que se requiera para hacer girar el motor a la velocidad deseada.

 

Operación monofásica

Los motores de inducción de AC monofásicos también están disponibles. Estos motores requieren un circuito especial para arrancar (condensadores de arranque e interruptores centrífugos) pero operan de manera idéntica a sus contrapartes trifásicas una vez que están girando. Los motores de inducción monofásicos de AC no son compatibles con los VFD, y pueden generar mayores costos de utilidades debido a su carga inherentemente desequilibrada en la red eléctrica.